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為什么手機(jī)攝像頭一個(gè)不夠要來(lái)兩個(gè)？

 文俠書館 2017-09-08

 

4100萬(wàn)像素、F2.0光圈、背照式感光元件、6P 鏡頭外加光學(xué)防抖、相位對(duì)焦、近些年來(lái)，這些拍照相關(guān)的技術(shù)革新越來(lái)越頻繁，但是現(xiàn)在手機(jī)的攝像頭數(shù)量也隨之變化，這究竟是為什么呢？難道真的是要“雙眼看世界”的節(jié)奏嗎？未來(lái)雙攝是否會(huì)取代單攝呢？接下來(lái)讓我們給大家解讀解讀。


現(xiàn)在智能手機(jī)的挑戰(zhàn)在于：如何才能令下一代智能手機(jī)產(chǎn)品的拍照體驗(yàn)，再一次讓用戶感到驚艷？畢竟因?yàn)槭謾C(jī)物理體積的限制，攝像頭的 CMOS 與鏡頭的體積很難再增加，換言之，進(jìn)光量以及 CMOS 的單個(gè)像素點(diǎn)的面積也都很難增加，在這樣的情況下，再盲目提高像素，反而會(huì)令單像素點(diǎn)的面積減少，感光能力變差，導(dǎo)致成像質(zhì)量下降。


為什么手機(jī)攝像頭一個(gè)不夠要來(lái)兩個(gè)？ - 云鵬潤(rùn)峰 - 云鵬潤(rùn)峰

因此手機(jī)攝像頭成像質(zhì)量的提高，關(guān)鍵點(diǎn)在于提高 CMOS 的感光性能。而這一點(diǎn)則和鏡頭的進(jìn)光量與 CMOS 的單個(gè)像素點(diǎn)的面積有關(guān)（面積越大，感光越好）。也因?yàn)槭謾C(jī)鏡頭的面積很難擴(kuò)大的關(guān)系，所以手機(jī)廠商們絞盡腦汁，在拼命提高 CMOS 的光學(xué)利用率，所以才會(huì)采用設(shè)計(jì)更加合理的背照式傳感器。但是像素點(diǎn)面積越高而 CMOS 尺寸不增加的情況下，它的像素?cái)?shù)就會(huì)降低，會(huì)損失照片細(xì)節(jié)，所以并不是一味增加像素點(diǎn)的大小就好，所以增加攝像頭是目前的一個(gè)折中的方案，具體怎么實(shí)現(xiàn)我們下面來(lái)講。


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早在2014 年初，試圖在令手機(jī)成像質(zhì)量媲美單反的以色列初創(chuàng)團(tuán)隊(duì) Corephotonics 在 MWC 上展示了自己的雙攝像頭技術(shù)。他的每個(gè)攝像頭像素都為 800 萬(wàn)，每個(gè)攝像頭擁有獨(dú)立的光學(xué)模組，一個(gè)用于廣角、一個(gè)用于長(zhǎng)焦，可實(shí)現(xiàn)無(wú)損光學(xué)變焦的效果。在拍下了照片之后，Corephotonics 的技術(shù)會(huì)比較兩顆攝像頭的成像，而將成像知道較好的像素挑出來(lái)，再合成一張 1300 萬(wàn)像素的照片。


現(xiàn)在高通已經(jīng)與 Corephotonics 合作，為智能手機(jī)廠商提供雙攝像頭的技術(shù)解決方案。此前高通舉辦的會(huì)議上，鮑山泉透露，Corephotonics 為高通提供雙攝像頭部分和部分算法，而高通則提供后處理的硬件盲兒部分算法。

當(dāng)不少?gòu)S商看到雙攝的前景的時(shí)候，不少?gòu)S商推出了各種各樣的雙攝方案，大致也分為以下幾種：


一、景深雙攝

景深雙攝采用兩顆像素?cái)?shù)量不同的傳感器，其中像素較多的為主攝像頭，像素較少的為副攝像頭。在開啟景深雙攝后，主攝像頭負(fù)責(zé)拍攝照片，副攝像頭則負(fù)責(zé)記錄取景器中各焦平面的景深信息，并交由處理器進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而添加虛化效果。使用景深雙攝，你可以通過(guò)“加特技”的方式獲得可調(diào)節(jié)強(qiáng)度的淺景深觀感，而多數(shù)景深雙攝機(jī)型的虛擬光圈都能夠提供等效F/0.95到等效F/16之間的調(diào)節(jié)，光圈越大淺景深效果越強(qiáng)。


雖然絕大多數(shù)廠商在宣傳自家的景深雙攝機(jī)型時(shí)都想盡了辦法拍攝焦平面較少的場(chǎng)景并盡全力修出好看的圖片，但正如淘寶賣家秀和買家秀的關(guān)系一樣，用戶拿到了景深雙攝機(jī)型后難免拍攝復(fù)雜場(chǎng)景，此時(shí)廠商軟件算法的無(wú)力便展露無(wú)遺了。


畢竟景深雙攝是全靠軟件“P圖”實(shí)現(xiàn)，而只要光環(huán)境稍加復(fù)雜，用來(lái)記錄景深信息的那顆規(guī)格較差的傳感器就無(wú)法正確記錄信息，這導(dǎo)致景深雙攝的實(shí)際效果和適用范圍都非常有限，最后呈現(xiàn)的效果也比較有限，算是目前在低端機(jī)上比較多的解決方案。


二、黑白+彩色雙攝

黑白+彩色雙攝在2016年開始大行其道，這也是所有雙攝種類中唯一被動(dòng)觸發(fā)的雙攝——無(wú)需按下什么按鍵或開關(guān)，只要你打開相機(jī)，黑白+彩色雙攝就會(huì)開始工作。


黑白+彩色雙攝采用兩顆規(guī)格相同的傳感器，其中一顆記錄色彩信息，另一顆記錄下除色彩之外的一切畫面信息。用戶按下快門后，ISP取黑白傳感器拍下的黑白照片并用彩色傳感器記錄下的色彩進(jìn)行上色，并生成最終的成像。

那么，黑白+彩色雙攝的用處是什么呢？

單攝像頭手機(jī)僅通過(guò)一顆傳感器就要完成對(duì)焦、記錄細(xì)節(jié)和色彩這三項(xiàng)工作，而由于傳感器上的每個(gè)像素只能記錄下一種色彩，因此造成了手機(jī)在成像之后需要先縮小圖片再利用軟件算法還原出整張照片的色彩并重新放大，相當(dāng)于繪畫時(shí)一個(gè)人一邊畫輪廓一邊上色，這么一折騰之后照片上的細(xì)節(jié)就會(huì)嚴(yán)重丟失。而黑白+彩色攝像頭通過(guò)不記錄色彩的黑白傳感器記錄下所有的細(xì)節(jié)，相當(dāng)于兩人協(xié)同作畫，一人畫輪廓、另一人上色，只要軟件算法能夠完美地將兩幅成像合成在一起，我們就可以獲得解析力超高的照片。


雙攝獲得更好的照片

另外，由于黑白傳感器也可以作為副攝像頭來(lái)使用，因此多數(shù)黑白+彩色雙攝機(jī)型也都提供景深雙攝功能，且由于傳感器規(guī)格的強(qiáng)大，這類機(jī)型的大光圈效果要比一般景深雙攝更加到位。


三、雙定焦雙攝

這類雙攝擁有廣角+標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)+長(zhǎng)焦的兩種細(xì)分，同樣是2016年開始出現(xiàn)，用戶在使用時(shí)需要切換兩個(gè)攝像頭來(lái)完成不同需求下的成像。


雙定焦雙攝在使用方法上更加接近單反的兩個(gè)定焦鏡頭——它們都是通過(guò)切換定焦鏡頭的方式來(lái)達(dá)到焦距的變化，從而拍攝特寫照片或遠(yuǎn)景照片。這類雙攝的兩個(gè)攝像頭不能同時(shí)成像，對(duì)于傳感器沒(méi)有固定的需求，但如果希望兩個(gè)攝像頭的成像素質(zhì)基本相同的話，還是需要統(tǒng)一傳感器的規(guī)格。


那么，如何區(qū)分廣角雙攝和長(zhǎng)焦雙攝呢？一般手機(jī)拍照的標(biāo)準(zhǔn)焦距都在等效35mm左右，廣角雙攝的兩個(gè)攝像頭在保留標(biāo)準(zhǔn)焦距的同時(shí)加入了短焦距攝像頭，用來(lái)拍攝廣角照片；而長(zhǎng)焦雙攝加入的則是長(zhǎng)焦距鏡頭，比如iPhone 7 Plus的35mm和70mm就是一個(gè)典型長(zhǎng)焦雙攝，其70mm鏡頭更是可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)焦距基礎(chǔ)上的2倍光學(xué)變焦，可以用來(lái)拍攝遠(yuǎn)處的細(xì)節(jié)物體或?qū)崿F(xiàn)特寫拍攝。

雙定焦雙攝也是在成像過(guò)程中唯一不需要特殊軟件算法介入的雙攝，因此這類雙攝除了能夠無(wú)損改變焦距以外，并不具備其他的功能。


總結(jié)了這么多的，相信大家也能發(fā)現(xiàn)，雙攝相比的單攝在成像方面提升了不少，在有限的機(jī)身內(nèi)，獲得了最佳的拍照效果，今年我們可以看到雙攝基本已經(jīng)成為目前手機(jī)的標(biāo)配，如果沒(méi)有雙攝的手機(jī)我估計(jì)都不好意思拿出來(lái)賣了。

2017年07月15日 - 云鵬潤(rùn)峰 - 云鵬潤(rùn)峰

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